Windows环境下河网水流多线程并行计算

基于多任务Windows操作系统的线程和事件机制,利用Windows系统API函数创建多个线程,并对共享内存式的多个线程运行互斥与同步实行统一管理,从而实现了河网水流的多线程并行计算.测试结果表明,采用与CPU内核数相同的线程数进行并行计算,可以达到最佳的并行计算效果.     

平原河网水流水质数值模拟研究展望

论述了河网地区主要水量、水质模拟方法的基本理论、发展过程及其在生产实践中的应用状况,并从理论与应用角度分析了现今广为应用的水流、扩散质数值模拟方法的优缺点,同时在此基础上提出了改进数值模拟方法的设想：根据陆域特征研究适用于河网地区的面源污染负荷模型;根据交叉口扩散质输运特征研究河网水质精细模拟方法．     

平原区产汇流模拟

针对平原区下垫面多样变化和在分区内分布不均匀的特点,将平原区分解为水面、水田、旱地与城镇建设用地4种下垫面,分别采用不同的产流模型,根据圩区内外不同的汇流特性,分别采用不同的汇流处理模式.以太湖流域为试验区进行检验,结果表明了该模拟方法的可行性和有效性.     

河网水情预报的神经网络模型及应用

传统BP网络模型在模式识别、电力负荷预报、水现象的模拟及预报等领域得到了广泛的应用．但传统BP网络模型存在隐含层结构难以确定和网络结构物理概念不明确等问题．本利用水量守恒及槽蓄关系,建立了能够反映水流运动基本特征的神经网络模型(MCR—ANN)并用于河网水情的模拟及预测．应用结果表明：该网络物理概念清晰,避免了传统BP网络在隐含层结构难以确定和河网结构物理概念不明确等的不足,模拟效果较好。     

基于混合模型的河网输水能力计算

河网水动力数值模拟广泛应用于平原河网的防洪排涝计算,水流主要由支流向主河道汇集.而河网输水则是主河道向支流扩散的非恒定流动,需考虑支流蓄水作用对河网整体输水能力的影响.在平原河网水动力混合模型的基础上提出了一种河网输水能力计算方法.基于数字化河网划分骨干河道和蓄水支流,通过时变侧向出流形式来考虑引水时骨干河道向支流扩散的水量,从而将圣维南方程中的侧向出流项由以往的常数改进为时变流量过程,以提高河网非恒定流数值计算精度.将该方法运用到某引水工程输水计算中,有效地解决了复杂河网跨流域输水时的水量分配问题.     

河网水动力及综合水质模型的研究

采用Preissmann 4点隐式差分格式离散一维圣维南方程组,应用三级联解法求解河网水动力数学模型。基于河道-节点-河道算法的河网水质模型的求解特点,在WASP的水质模型理论基础上,建立了河网非稳态水动力综合生态水质数学模型,考虑了多个污染物变量的耦合计算、变量之间的相互转化和迁移。利用模型对4个河网算例进行验证。验证表明,水位和流量过程计算值与实测值吻合很好,各水质变量的计算值和实测值也符合较好,可见模型是合理可靠的,为河网的水质预测和管理提供了一个较为简便实用的工具。     

复式断面交汇河道水流流量计算

为了更好的计算复式交汇河道的过水流量,从理论上讨论了用于复式断面河道流量的计算方法。结果表明:利用室内水槽模型,考虑漫滩水流滩槽之间的动量交换,采用以平均水深的Navier-stokes方程为基础的漫滩水流计算方法,根据力的平衡理论,建立力的平衡关系式,获得了滩槽的平均流速,滩槽流量以及整个断面的过流能力。通过实例验证,该成果比较准确,对于河道流量计算具有一定的参考价值。     

河网水质模型及其数值模拟

本文研究了河网水质数学模型．该模型不仅反映了网状河道中非稳态的水流及水质变化特点，还反映了水体分别处于好氧、缺氧、厌氧状态下的水质及底泥中主要污染物的变化规律．模型中的参数都是在分析机理的基础上通过实验室和现场实验得到的．文中还研究了模型的动态耦合数值计算方法，应用实际资料验证模型，取得良好的结果．本模型已用于为改善无锡河网水质而进行的水量、水质调控方案的研究中．     

模型校正在电子设备结构中的应用

为预测构件动态行为，用动力学有限元校正法建立某一航天用印刷电路板的动力学模型，用物理参数局部校正法导出物理意义明确的校正模型，用分步实验校正法提高模型的可靠度。结果表明，校正模型具有更大的适应性和可靠性。     

基于移动窗口的DEM河网提取

从DEM中提取河流网络,目前应用最普遍的是径向水流算法,但当DEM中存在平地时,径向水流算法会形成平行水流,而存在洼地时,径向水流算法又会造成水流无法流出,形成断流。本文提出基于移动窗口的算法,它需要用户创建一个初始的窗口,窗口边界位于河流的部分称为"河流段"。算法检测窗口边界与河岸的交点,如果没有交点,则扩大窗口,如果有交点,则检查河流段的数量,当只有一个河流段时,调整窗口的位置;有多个河流段时,将窗口逐个移动到这些河流段的中心点上并且继续检测交点。反复调整和移动窗口,直到它无法再移动,然后连接窗口的中心点就可以得到完整的河流中心线。此算法有效地利用了数据的局部特征,通过简单的阈值设置就可以获得良好的提取效果。     

平原河网地区环境流量计算特征及评价方法研究

以水量丰富但水体污染程度普遍较高的平原河网地区为研究区域,分析平原河网地区环境流量的概念和内涵;探讨不同功能目标下环境流量的计算要素和特征;基于动态权重法提出平原河网地区环境流量的等级设定和评价标准,并利用松浦大桥周围的水文水质数据,对上海环境流量状态进行了初步评价.本研究为实现以河流多元功能为目标的丰水地区环境流量计算和评价提供了一种思路.     

平原河网地区闸泵群联合调度水环境模拟

为探索闸泵联合调度对水环境的改善作用,以苏州城市中心区为研究对象,基于实测数据构建河网一维水动力-水质数值模型,模拟了45个关键水工调控工程;对污染源做了详细的分类计算,采用实测水质资料对模型进行验证。利用该模型研究了平水年现状调度方案下的水质变化规律,结果表明,CODCr和NH+4-N质量浓度变化与水位呈负相关,且枯水期水质呈现西北好东南差的特点。针对此特点,提出利用城市中心区闸泵群对西塘河引水量进行再分配,作为枯水期水质改善的调度方案,模拟结果表明,在新的调度方案下,大部分区域的水质都能达到更优一级的标准,各站点的污染物浓度都有大幅减少,最多减少了49.7%。     

滨海平原河网浅水动力分区特性研究

以浙江省姚西北地区平原河网为例,简化感潮河段闸门控制运行的数学模型,研究挡潮闸运行期间闸上游河道水面线的扰动规律.据此,对河网进行水动力分区,确定各区洪水水力特性.应用HEC-RAS软件进行数值计算,结果表明,该结论合理、可靠,可为姚西北平原河网水动力分析和防洪调度提供理论和技术支持.     

太湖平原河网系统生态环境需水量组成及计算方法研究

从维持和保护河网生态系统正常的基本功能角度出发，根据流域地理位置及河网地区河流自身的特点，探讨河网系统生态环境需水量的内涵和构成，指出平原河网系统生态环境需水量是在特定的时间和空间组合条件下，在合理开发和高效利用系统淡水资源的同时，为了维持和改善河网系统正常的生态结构与生态环境功能所必须蓄存和消耗的水量．在此概念的基础上，对适合于河网系统中各项生态环境需水量的计算方法进行研究，并对定量化研究的影响因素进行了分析．     

一维河网非恒定流数学模型的并行计算

运用并行计算,求解一维河网Preissman四点隐式差分格式离散方程组中耗时最多的节点水位方程组,有效缩减了模型的求解时间.针对当前商业并行编程平台不能实现进程迁移和网络异常情况下无法保证计算结果正确性的现状,自主开发了并行通讯平台,并根据模型并行计算需要制定了相关通讯协议.以上海浦东河网为例进行了数值模拟.结果表明:当河道数一定时,存在最优客户端数;当客户端数小于最优客户端数时,并行算法所需时间小于串行算法时间,并随着客户端数增加所需时间也逐渐减少;反之,所需时间则逐渐增大.     

平原河网区调水改善水环境实验研究

通过试验区河网原型调水实验研究,论证沿江平原河网区通过长江潮差引入优质的长江水,能有效增加河道的环境容量和水体自净能力,是迅速有效改善水环境质量的综合治理措施之一．     

珠江三角州河网与伶仃洋一、三维水动力学模型联解研究

建立了珠江三角州河网区一维非恒定流水动力学数学模型,并根据实测资料对模型进行了率定验证：利用伶仃洋水域三维水动力学模型的研究成果,采用时段交替法对一、三维模型进行了耦合计算;利用1978年7月在珠江三角州河网区和伶仃洋区同步实测的水文资料对耦合模型的计算结果进行率定验证,结果表明,模型计算值无论在珠江三角州河网区、交接断面以及伶仃洋区均与实测资料吻合较好,该模型可用来描述珠江三角州河网区和伶仃洋区的水动力学过程．     

河道人工湿地的构建及其对河道水流的影响

提出了河道人工湿地的构建方法:在河道两侧的滩地上,每间隔一段距离设一弦长为S、弓高为B、高程在正常水位以下0.5 m的圆弧形扩展段,且扩展段于河道两侧呈犬牙交错状布置,洪没枯出形成旱湿交替的人工湿地场.采用三维湍流数值计算和分析方法,优化确定河道人工湿地断面的主要参数S和B,使人工湿地内获得了最佳水流条件.算例模拟计算表明,河道人工湿地床体主要构建参数的最优值为S=2.0D,B=0.7D(D为河道口宽).从河道流场、断面平均流速沿程分布及垂线平均流速横向分布3方面分析了人工湿地对河道水流的影响.分析结果表明:人工湿地构成后,整体河道会形成缓变与急变交错的流态;人工湿地段断面平均流速明显衰减;湿地与河道主槽内的水流流速差异较大.